Merak Edilenler: Blok Zincirinde İş Kanıtı (PoW) Nedir?

Blok zinciri denince çoğu kişinin aklına Bitcoin’in Nakamoto Mutabakatı gelir. Ancak İş Kanıtı’nın ne olduğunu tam olarak anlamak için yapının sürdürülebilir şekilde nasıl uygulandığına bakmak gerekir.

İş Kanıtı (genellikle PoW olarak kısaltılır), %51 saldırısı ve çift harcama gibi tehditleri önlemek için kullanılan bir mutabakat mekanizmasıdır. Bitcoin gibi kripto varlık birimleri, işlemleri doğrulamak ve yeni blokları eklemek için PoW mutabakat mekanizmasını kullanır. PoW sisteminde madenciler, işlemleri en hızlı ve doğru şekilde tamamlayıp ödül kazanmak için yarışır.

Önemli Noktalar:

• İş Kanıtı’nın ne olduğunu ve blok zinciri ağını güvence altına almak için nasıl kullanıldığını öğrenin.

• Madencilerin gerçekte hangi matematiksel problemleri çözdüğünü ve bu hesaplamaların topluluğun geneline nasıl katkı sağladığını keşfedin.

• İş Kanıtı mutabakat mekanizmasında kimlerin madencilik yaptığını ve bu sürece nasıl dâhil olduklarını keşfedin.

• Hangi kripto varlıkların hâlâ PoW sistemine bağlı kaldığını ve Ethereum’un Ethereum 2.0’a geçerken neden sert çatallanmayı (hard fork) tercih ettiğini öğrenin.

• Hisse Kanıtı’nın neden İş Kanıtı’na kıyasla daha güvenli ve daha adil bir sistem olarak görüldüğünü bütünsel bir bakış açısıyla inceleyin.

Blok Zincirinde İş Kanıtı (Proof of Work) Nasıl Uygulanır?

Blok zinciri dünyasında kullanılan İş Kanıtı (PoW) algoritması hem en eski hem de en yaygın mutabakat mekanizmasıdır. Elbette bu popülerliğin arkasında birçok etken söz konusu. Ancak sistemin öne çıkmasındaki temel etken, merkeziyetsiz bir yapıda dürüstlüğü teşvik etme kapasitesidir. Başka algoritmalar mevcut olsa da PoW, Bizans Hata Toleransı (BFT-Byzantine Fault Tolerance) hedefine ulaşmak için sürdürülebilir bir yöntem olarak kabul edilir. 

BFT’yi tam olarak anlamak için sistemin Bizans Generalleri Problemi gibi güvenlik açıklarına karşı dayanıklılık gösterebildiğini bilmek gerekir. Bu da demek oluyor ki bazı node’lar (veya madenciler) mutabakata aykırı hareket etse bile ağ bütünlüğü korunabilir. BFT özellikleri sayesinde PoW algoritması, node’ların karmaşık bir matematik problemini çözerek blokları doğrulamasına olanak tanır.

Bu problemi ilk çözen node, blok zincirine eklenecek yeni bloğu seçme hakkını elde eder. Başarıyla blok ekleyen node, karşılığında ağdan ödül olarak token kazanır. Örneğin Bitcoin ağında, bu ödül doğrudan BTC olarak verilir.

Sonuç olarak, PoW mekanizması kullanıcıları katkıda bulunmaya teşvik eden, görece şeffaf ve dengeli bir kapalı ekonomi modeli oluşturur. Sistemin sürdürülebilirliğini sağlamak için kullanıcıların katkıda bulunması hedeflenir.



PoW'da Hangi Tür Matematiksel Problemler Yer Alır?

PoW mekanizmasında çözülen matematiksel problemler, günlük aritmetikten oldukça farklı, nadir ve zorlayıcı işlemleri kapsar. Bu problemler yüksek işlem gücü gerektirir ve sıradan bilgisayarlarla çözülmesi neredeyse imkânsızdır.

Kullanılan problem türleri arasında Bizans Generalleri Problemi gibi klasik dağıtık sistem senaryoları ile karmaşık hash fonksiyonları yer alır. Örneğin:

• Hash fonksiyonu, belirli bir uzunlukta rastgele bir çıktı üretmek amacıyla bir girdinin işlenmesi sürecidir. Hash, bir bloğu kimin başarıyla oluşturacağını belirleyen sayısal bir değerdir.

• PoW mekanizmasında çözülen problemler arasında bileşik sayıların asal çarpanlarına ayrılması gibi zorlu işlemler yer alır. Bu işlem, asal sayı sınırlamaları ve çarpanlara ayırma adımlarıyla gerçekleştirilir.

• Bu tür problemler, özellikle DoS saldırılarına karşı ağı korumak için geliştirilmiş bir tür acil durum bulmacası protokolü görevi görür. Belirli bir sırayla çözülmeleri gerekir. Burada amaç, klasik bir matematik fonksiyonunu çözmekten ziyade problemi oluşturan temel nedeni bulmaktır.

Her başarılı blok doğrulaması, madencinin çabası karşılığında bir ödülle sonuçlanır. Ancak ağ büyüdükçe ölçeklenebilirlik ve güvenlik en büyük zorluklar hâline gelir. Aynı şekilde, çözülmesi gereken problemler karmaşıklaştıkça gerekli hash gücü de artar. Bu zorlukların üstesinden gelmek için Hisse Kanıtı (PoS) mekanizması geliştirilmiştir.

İş Kanıtı Sistemini Kim Geliştirdi?

İş Kanıtı (PoW) mutabakat sistemi, Bitcoin'den önce ortaya atılmıştır. PoW algoritması ilk olarak 1993 yılında, Moni Naor ve Cynthia Dwork tarafından DoS saldırılarını önlemeyi amaçlayan bir akademik makalede tanıtılmıştır. Bu çalışmada, algoritmanın dolandırıcılığı engelleme kapasitesi ve uzun vadede sürdürülebilirliği ele alınmıştı.

Bitcoin’in yaratıcısı Satoshi Nakamoto, bu algoritmayı Bitcoin blok zincirine entegre etmeden önce, bilgisayar bilimci ve kriptografi savunucusu Hal Finney (Harold Thomas Finney II) 2004 yılında Yeniden Kullanılabilir İş Kanıtı (RPoW) adlı bir sistem geliştirmişti. Sistem, değiştirilemeyen veya takas edilemeyen Hashcash tabanlı bir İş Kanıtı tokeni alarak çalışıyordu. Bunun karşılığında kişiden kişiye aktarılabilen RSA imzalı yeni bir token üretiliyordu. 

PoW algoritmasının erken örneklerinden biri de Adam Back’in geliştirdiği HashCash’ti. Bu sistemde, e-posta göndermeden önce göndericinin küçük bir hesaplama yapması gerekiyordu. Bu sayede alıcılar spam iletileri filtreleyebiliyordu. 

PoW ile Bitcoin’in Nakamoto Mutabakatı Arasındaki İlişki

PoW, node’ların bir matematiksel problemi çözerek ağa eklenecek bir sonraki bloğu üretmesini sağlayan bir modeldir. Yeni bloğu oluşturacak blok liderleri, sürece sağladıkları işlem gücü (hash gücü) oranında seçilir. Bu seçim süreci, bir nevi piyango sistemi gibi işler ve ne kadar fazla katkı sağlarsanız, seçilme olasılığınız o kadar artar. PoW modelinde iki temel katılımcı vardır: madenciler ve tam node operatörleri. 

Madenciler

Hesaplama sürecine katılan node’lara madenci, bu problemi çözme sürecine ise madencilik denir. Her yeni problemin çözümü için madencilerden ciddi işlem gücü harcamaları beklenir. Bir node yeni bir blok oluşturduğunda PoW mekanizması, bu çözüm sürecinin diğer node’lar tarafından kolayca doğrulanmasını sağlar.

Node’lar (Düğümler)

Ağdaki node’lar, karmaşık matematiksel problemleri çözmek için yoğun hesaplamalar yapmak zorundadır. Bu süreç, çok yüksek miktarda elektrik tüketir ve bu da çevre açısından zararlı sonuçlar doğurabilir. Ağdaki merkeziyetsiz node’lar, bireysel madencilerin İş Kanıtı (PoW) yöntemiyle ödül kazanmak için “kazdığı” kripto varlıkları doğrulamakla yükümlüdür.

Doğrulayıcılar

Tam node operatörleri, kriptografik kanıtlara ve Bitcoin mutabakat kurallarına dayanarak ağın nihai doğrulayıcıları olarak görev yapar. Tam node’lar aynı zamanda madenci olarak görev alabilir ve ağdaki geçersiz blokları ya da işlemleri reddedebilir. İş Kanıtı (PoW) mutabakat mekanizmasıyla çalışan bir blok zinciri ağında doğrulayıcıların işlemleri onaylaması ortalama 40 ila 60 dakika sürer.

PoW Ne Kadar Güvenli?

İş Kanıtı algoritması, BFT gibi saldırılara karşı dirençli olduğu için yüksek güvenlik sağlar. Bunun yanı sıra, işleyiş mantığı sayesinde güvenlik seviyesi daha da artar. Her blok, kendinden önceki bloğun hash’ini barındırır. Bu zincirleme yapı sayesinde güvenlik güçlenir ve blokların geriye dönük olarak değiştirilmesi engellenir. 

Bir bloğu değiştirebilmek için madencinin önceki bloğa dayanan yeni bir blok oluşturması gerekir. Yani bir bloğun değiştirilmesi, onu takip eden tüm blokların yeniden inşa edilmesini ve içerdikleri tüm işlemlerin baştan yapılmasını zorunlu kılar. Bu sayede blok zinciri olası güvenlik risklerine karşı korunur.

PoW’un Olumlu ve Olumsuz Yönleri 

Olumlu Yönleri

• DDoS saldırılarını engelleme konusunda etkilidir.

• Adil ve şeffaf bir yapı sunar.

• Madencilerin ellerindeki kripto varlıkların etkisi sınırlıdır.

• Katılımcıları etkili bir ağ yapısını korumaya teşvik eder.

Olumsuz Yönleri

• Profesyonel ekipmanlar, yan donanımlar ve elektrik kullanımı ciddi bir maliyet gerektirir.

• Çözülmesi gereken karmaşık problemler günlük yaşam ya da eğitim açısından doğrudan bir değer sunmaz, yalnızca blok doğrulama amacı taşır.

• Blok zincirini daha merkezî hâle getirme potansiyeli taşır.

• Ödüllerin cazibesini yitirmesiyle birlikte madenciliğin önemi azalabilir.

Hangi Coinler İş Kanıtı (PoW) Kullanıyor?

Bitcoin, İş Kanıtı (PoW) mutabakat mekanizmasını kullanan öncü kripto varlık olmaya devam ediyor. Bu algoritmayı kullanan başka kripto varlıklar da mevcut. Yarılanma (halving) döneminden önce Bitcoin madenciliği hâlâ kârlı sayılabilir. Bununla birlikte, blok üretimi giderek daha pahalı ve zor hâle geldiğinden birçok madenci artık daha sürdürülebilir alternatiflere yöneliyor.

Doğal olarak herkes, madencilik için en iyi kripto varlığın hangisi olduğunu merak ediyor.  İşte öne çıkan birkaç örnek: 

Litecoin: Bitcoin’e benzer şekilde SegWit teknolojisini kullanır. Bu sayede ağdaki veriler azaltılarak blok boyutu sınırı aşılır. Litecoin’in öne çıkan özelliği ise çok daha düşük maliyetlerle ve son derece hızlı işlemler sunmasıdır.

DASH: Kripto dünyasında hızlı ve gizliliğe önem veren işlemleriyle bilinir. Anında gerçekleşen bu işlemler, madenciler için DASH’e zaman ve kaynak ayırmak adına önemli bir avantaj sunar.

Monero: PoW mutabakatını kullanan bir diğer popüler altcoindir. Açık kaynaklı bir kripto varlık olan Monero takas edilebilirlik, gizlilik, şeffaflık ve merkeziyetsizlik özellikleriyle tanınır.

Bitcoin Cash: Bitcoin ağındaki sert çatallanma sonucu oluşan bir altcoindir. Bitcoin Cash, PoW algoritmasını kullanan ancak %51 saldırısından ciddi şekilde zarar gören projelerden biridir.  

ZCash: Çoğu kripto varlıktan farklı olarak, anonimlik yoluyla gizlilik sağlamayı amaçlar. Zcash ağı, Bitcoin ile aynı İş Kanıtı algoritması olan SHA-256 hash fonksiyonlarını kullanır.

Ethereum Classic: Ethereum 2.0 Hisse Kanıtı’na geçmiştir. Yine de Ethereum Classic ağı hâlâ güvenliğini İş Kanıtı (PoW) protokolüyle sağlamaya devam ediyor. Ancak Ethereum Classic küçük bir zincir olduğu için %51 saldırılarına karşı daha savunmasızdır ve bu da çift harcama gibi güvenlik açıklarına yol açabilir.

Hisse Kanıtı, İş Kanıtından Daha mı İyi? 

Son yıllarda kripto dünyasında Hisse Kanıtı (PoS) lehine tartışmalar hız kazandı. PoS ile PoW karşılaştırması söz konusu olduğunda birçok uzman PoS’un daha iyi bir sistem olduğunu savunuyor. PoW, aşırı işlem gücü gerektirmesi ve çevreyi olumsuz etkileyen bir sistem olması nedeniyle eleştiriliyor. Bitcoin’i ele alalım: Ağı ayakta tutmak için harcanan ortalama enerji miktarı, tüm İsviçre’nin tükettiği enerjiden fazla. 

Ayrıca PoW modeli, merkezîleşme riski taşıyan bir yapıya sahip. PoW mutabakatı, on-chain işlemlerde düşük performansı ve sınırlı ölçeklenebilirliği nedeniyle de eleştiriliyor.

PoS algoritması ise kullanıcıların coinlerini ağda belirli bir süreliğine kilitleyerek ödül kazanmasına ve doğrulayıcı olarak kazanç sağlamasına olanak tanır. Yani PoS, uzun vadede daha adil ve sürdürülebilirdir. 

Sonuç

Orijinal mutabakat mekanizması olan PoW, oyun teorisine dayalı teşviklerden, dağıtık hesaplamadan, sosyal uzlaşıdan, piyasa dinamiklerinden ve kriptografik kanıtlardan oluşan çok yönlü bir yapıyı bir araya getirir. PoW, ağların güvenli, sürdürülebilir ve merkeziyetsiz biçimde çalışmasını sağlayarak blok zinciri teknolojisinin temelini oluşturmuştur.

Gelecekte daha fazla blok zinciri PoS sistemine geçse bile PoW hem hesaplama bilimi hem de oyun teorisi açısından devrim niteliğinde bir yenilik olarak önemini sürdürecektir.